Термоотверждаемое связующее для композиционных материалов
Изобретение относится к области технологии эпоксидных композиций, в частности к получению термоотверждаемых эпоксидных композиций горячего формования, используемых в качестве связующего для производства композиционных материалов, и изделий из них. Термоотверждаемое связующее для композиционных материалов включает эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель, при этом дополнительно содержит алифатическую эпоксидную смолу ДЭГ-1 и фенилглицидиловый эфир, а в качестве отвердителя содержит Бензам АБА, представляющий собой продукт конденсации анилина и формальдегида в присутствии кислотного катализатора и содержащий аминобензиланилин в качестве основного вещества, при следующем соотношении в мас.%: эпоксидная диановая смола 60-70, алифатическая эпоксидная смола ДЭГ-1 5-15, фенилглицидиловый эфир 1-5, отвердитель остальное. Технический результат - достижение высоких и стабильных физико-химических показателей стеклопластиковых изделий. 2 табл.
Изобретение относится к области технологии эпоксидных композиций, в частности к получению термоотверждаемых эпоксидных композиций горячего формования, используемых в качестве связующего для производства композиционных материалов, и изделий из них, например армированных пластиков пултрузионным методом.
Изобретение может быть использовано в строительной промышленности, а именно для изготовления пластиковых арматурных элементов для армирования строительных бетонных конструкций, которые также могут быть использованы в несущих сборных конструкциях, как конструкционный материал для замены металлических и деревянных изделий. Изобретение предназначено также для использования в качестве пропиточных составов, клеев, покрытий, связующих для конструкционных стеклопластиков, изготавливаемых также методом мокрой намотки.
Известна композиция связующего для изготовления базальтопластиковых арматурных стержней, содержащая в масс.ч. эпоксидную диановую смолу, 2,4,6-трис-(диметиламино)метилфенол (Ускоритель УП 606\2) и полиметиленполифенилполиамин, являющийся продуктом взаимодействия анилина и формальдегида, и содержащий 51-57 вес.% диаминодифенилметана, в основном 95-97 вес.%, 4,4- изомера.
Известна полимерная композиция, включающая эпоксидную диановую смолу, диглицидиловый эфир полиэпихлоргидрина, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля, эвтектическую смесь ароматических аминов и салициловую кислоту (а.с. N 1014859, кл. С 08 L 63/02, 1983 г.).
Недостатком композиции является ее малая пригодность для изготовления стеклопластиковых изделий методом мокрой намотки (особенно в промышленном масштабе) вследствие высокой вязкости при температуре 20°С (2500 сПа) и, как следствие, некачественная пропитка армирующего материала (ровингов, крученых нитей, лент), отрицательно влияющая на достижение высоких и стабильных физико-механических показателей стеклопластиковых изделий.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является термоотверждаемая композиция, используемая для изготовления композиционных материалов, включающая эпоксидную диановую смолу, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля и эвтектическую смесь ароматических аминов, содержащая дополнительно смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров со стабилизатором ионолом, а в качестве ароматических аминов - метафенилендиамин и 4,4-диаминодифенилметан при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: эпоксидная диановая смола 100, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля 25-35, смесь диоксановых спиртов и их высококипящих эфиров со стабилизатором ионолом 4-12, эвтектическая смесь ароматических аминов, содержащая метафенилендиамин и 4,4-диаминодифенилметан в соотношении 35:65-65:35:20-40.
Предлагаемое изобретение решает задачу - расширения ассортимента термоотверждаемых эпоксидных композиций, применяемых для изготовления композиционных материалов.
Указанная задача решается тем, что известная композиция термоотверждаемого связующего для композиционных материалов, включающая эпоксидную диановую смолу, диглицидиловый эфир диэтиленгликоля и аминный отвердитель, согласно изобретению дополнительно содержит фенилглицидиловый эфир, а в качестве отвердителя она содержит Бензам АБА, представляющий собой продукт конденсации анилина и формальдегида в присутствии кислотного катализатора и содержащий аминобензиланилин в качестве основного вещества, при следующем соотношении компонентов в мас.%
Эпоксидная диановая смола 60-70
Диглицидиловый эфир диэтиленгликоля 5-15
Фенилглицидиловй эфир 1-5
Отвердитель остальное
Композицию готовят смешением исходных компонентов при комнатной температуре и используют для изготовления армированных пластиков.
В таблице 1 приведены варианты состава предлагаемой композиции и ее свойства. В таблице 2 приведены результаты испытаний арматурных стержней (d 5-6 мм), изготовленных из предлагаемой композиции методом пултрузии с последующим термоотверждением.
| Таблица 1 | |||||||
| № п/п | Состав композиции в мас. % | Свойства композиции | |||||
| ЭД | ДЭГ-1 | ФГЭ | Бензам АБА | Прочность на разрыв, МПа | Модуль упругости, МПа | Относит. удлинение в% | |
| 1 | 60 | 10 | 2 | 28 | 33,1 | 230 | 9,1 |
| 2 | 65 | 5 | 2 | 28 | 39,0 | 276 | 13,0 |
| 3 | 68 | 2 | 1 | 29 | 45,3 | 300 | 26,0 |
| 4 | 62 | 3 | 5 | 30 | 42,4 | 280 | 20,9 |
| 5 | 67 | 7 | 3 | 23 | 25,5 | 200 | 18,1 |
| Примечание: ЭД - эпоксидная диановая смола, в примерах 1 и 2 использована смола ЭД-20, в остальных ЭД-22; ДЭГ-1 - диглицидиловый эфир диэтиленгликоля; ФГЭ-фенилглицидиловый эфир. | |||||||
| Таблица 2 | |||||||
| № состава | Состав стержня в мас. % | Свойства полученных стержней | |||||
| Связующее | Наполнитель | Плотность, г/см3 | Прочность на растяжение МПа (н/мм2) | Прочность на изгиб МПа (н/мм2) | Щелочестойкость, в% | ||
| 1. | 2. | 3. | 4. | 5. | 6. | 7. | |
| 1 | 25 | 75 | 1,92 | 1080 | 740 | 8,0 | |
| 2 | 23 | 77 | 1.93 | 1200 | 850 | 3,5 | |
| 3 | 30 | 70 | 1,91 | 1180 | 840 | 3,8 | |
| 4 | 20 | 80 | 1,91 | 1070 | 760 | 7,4 | |
| 5 | 25 | 75 | 1,92 | 1230 | 850 | 4.2 |
Примечание:
1. В примерах 1 и 4 в качестве наполнителя использовано стекловолокно, в остальных - базальтовый ровинг.
2. Щелочестойкость - потеря прочности на разрыв после выдержки образца в 4%-ном растворе гидроокиси натрия при 95°С в течение суток.
Термоотверждаемое связующее для композиционных материалов, включающее эпоксидную диановую смолу и аминный отвердитель, отличающееся тем, что дополнительно содержит алифатическую эпоксидную смолу ДЭГ-1 и фенилглицидиловый эфир, а в качестве отвердителя содержит Бензам АБА, представляющий собой продукт конденсации анилина и формальдегида в присутствии кислотного катализатора и содержащий аминобензиланилин в качестве основного вещества при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Эпоксидная диановая смола 60-70
Алифатическая эпоксидная смола ДЭГ-1 5-15
Фенилглицидиловый эфир 1-5
Отвердитель Остальное
